Свинца и 60 цинка. Основное промышленное значение имеют сульфиды, в меньшей степени сульфосоли и карбонаты свинца и цинка. Главный сульфид свинца — галенит (86,6% Pb) и цинка — сфалерит (67% Zn). Окисленные руды, имеющие гораздо меньшее значение, сложены свинца (церуссит), свинца (англезит), карбонатом цинка (смитсонит) и силикатом цинка (каламин). В рудах содержатся сера , иногда медь и барит .
Попутные компоненты, повышающие ценность руд, — медь, серебро , золото , кадмий , висмут , сурьма , селен , теллур , иногда индий , таллий и германий . Количественные соотношения содержаний свинца и цинка в рудах месторождений разных типов колеблются в широких пределах вплоть до появления собственно цинковых, реже чисто свинцовых руд . Обычные содержания свинца в рудах 1-2%, цинка 2-4%. По содержанию основном компонентов свинцово-цинковые руды подразделяются на богатые (суммарное содержание свинца и цинка более 7%), рядовые (от 4 до 7%) и бедные (2-4%). Месторождения с запасами менее 0,5 млн. т суммы металлов обычно считаются мелкими, с запасами 0,5-2 млн. т — средними, 2-10 млн. т — крупными и более 10 млн. т — уникальными.
По условиям образования свинцово-цинковые руды подразделяются на экзогенно-эндогенные и эндогенные. В первом случае рудоносные растворы поступают снизу по проницаемым зонам горных пород , просачиваются на морское дно, где преимущественно и происходит рудоотложение и последующее эпигенетическое преобразование руд. Во втором случае растворы минерализуют вмещающие породы под экранирующей покрышкой перекрывающих отложений. К экзогенно-эндогенным (полигенным) относятся полиметаллически-колчеданные (колчеданно-полиметаллические) месторождения, встречающиеся как среди осадочно-вулканогенных, так и терригенно-флишоидных отложений и представленные пластообразными залежами массивных, слоистых и полосчатых руд. Экзогенно-эндогенными по своему происхождению являются и стратиформные залежи прожилково-вкрапленных свинцово-цинковых руд в известково-доломитовых толщах, с незначительным количеством пирита и обилием барита. К эндогенным принадлежат жильные и неправильной формы рудные тела с прожилково-вкрапленной и брекчиевой текстурами руд, приуроченные к карбонатным породам , иногда содержащим скарны . Обладают массивной и прожилково-вкрапленной текстурами и часто локализованы в контактах гранитоидов и известняков . Полиметаллически-колчеданные месторождения обычно представлены крупными объектами с богатыми рудами; пластообразные залежи руд в известково-доломитовых толщах также являются крупными объектами, но обычно с рядовыми и бедными рудами. Жилы и неправильные залежи в карбонатных породах невелики по масштабам, но нередко содержат богатые руды.
Обогащение свинцово-цинковых руд см. в ст. Свинцово-цинковая промышленность.
Среди геолого-промышленных типов свинцово-цинковых месторождений наибольшее экономические значение имеют стратиформные прожилково-вкрапленные в известково-доломитовых толщах (более 40% суммарных запасов свинца и 30% цинка капиталистических и развивающихся стран) и полиметаллически-колчеданные в терригенных породах (более 30% свинца и цинка). Меньшее значение имеют полиметаллически-колчеданные в осадочно-вулканогенных породах (около 10% запасов свинца и 15% цинка капиталистических и развивающихся стран, но играют важную роль в CCCP), жильные — 5-10% свинца и цинка и неправильные залежи в карбонатных породах — 5% этих металлов.
Основные месторождения руд свинца и цинка образовывались во все периоды развития земной коры . В начале протерозойской эры возникли полиметаллически-колчеданные месторождения в терригенных и осадочно-вулканогенных породах, в позднем протерозое началось формирование стратиформных месторождений , локализованных в известково-доломитовых породах; главная масса жил и неправильных залежей в карбонатных породах, вероятно, была сформирована в палеозойскую и мезозойскую эры (карта).
Свинцово-цинковые месторождения концентрируются в различных участках . Докембрийские полиметаллически-колчеданные месторождения осадочно-вулканогенных формаций развивались на щитах древних платформ , где локализовались в эпикратонных геосинклиналях раннего протерозоя (месторождения Фалун в Швеции , Брокен-Хилл в Австралии) и в авлакогенах рифея (месторождения Салливан в Канаде , Маунт-Айза в ). Докембрийские полиметаллически-колчеданные месторождения терригенных толщ отмечаются в терригенных эвгеосинклиналях позднего протерозоя (месторождения Северного Прибайкалья в CCCP), а свинцово-цинковые карбонатных формаций — в позднепротерозойских миогеосинклинальных прогибах и прото-платформённых чехлах (месторождения Прибайкалья и юго-восточной Якутии в ). Фанерозойские свинцово-цинковые месторождения на площади материков распределены неравномерно и, за исключением свинцово-цинковых месторождений карбонатных толщ, не встречаются в пределах чехлов древних платформ. Большинство их приурочено к участкам геосинклинальных складчатых поясов, где развиваются вторичные геосинклинальные системы со срединными массивами , обрамлённые жёсткими рамами — массивами ранней платформенной консолидации.
Фанерозойские полиметаллически-колчеданные месторождения осадочно-вулканогенных формаций размещаются во вторичных геосинклиналях (месторождения Брансуик в , Уэльва в Испании , Рудного Алтая , юго-западный Гиссар в CCCP). Лишь некоторые из них развиваются в горные породы, вмещающие интрузивные тела, и сопровождаются при этом железомарганцевой минерализацией (месторождения Ред-Розбери в Австралии , месторождения Центрального , Западного Забайкалья в CCCP). Полиметаллически-колчеданные месторождения терригенных формаций располагаются в терригенных эвгеосинклиналях (месторождения Карлота на Кубе , Мегген в
Основной способ добычи свинцово-цинковых руд — подземный. В развитых капиталистических странах этим способом добывается около 80% руд. Однако на многих месторождениях верхние горизонты месторождений разрабатываются открытым способом. В некоторых странах (например, в Канаде и Перу) доля открытой добычи достигает 60%. Годовая производительность наиболее крупных свинцово-цинковых горных предприятий достигает 3-4 млн. т руды в год.
Запасы свинца в капиталистических и развивающихся странах в начале 1985 составили 180 млн. т, в т.ч. доказанные около 112 млн. т, а производство свинца в 1985 (в концентратах) — 2,42 млн. т. Общие запасы цинка в этих странах на этот же период достигли около 300 млн. т, а доказанные составили около 270 млн. т. В 1985 было получено рекордное количество цинка в концентратах (более 5,0 млн. т). Основные запасы руд свинца (в пересчёте на металл) этих стран сосредоточены в США (46,7 млн. т общих и 27 млн. т доказанных запасов), Австралии (33,8 и 28 млн. т) и Канаде (29,8 и 17 млн. т), менее значительные в , Иране , Мексике, Испании, Индии , Перу и ФРГ. Почти в обратном порядке распределяются запасы руд цинка (в пересчёте на металл): Канада (60 и 56 млн. т), США (55 и 53 млн. т) и Австралия (54,7 и 49 млн. т). Существенно меньшие запасы
Цинк встречается в земной коре в виде соединений с другими элементами. Известно более 60 цинковых минералов, наиболее распространены сернистые и кислородные соединения цинка (табл. 1).Минералы: цинкит ZnO, ганит ZnO*Al2O3, гидроцинкит Zn5(CO3)2(OH)6, вилленит Zn2SiO4, франклинит (Zn, Mn)Fe2O4 и другие встречаются редко и в небольших количествах. Цинковым минералам в рудах сопутствуют кадмий, кобальт, таллий, индий, ртуть и другие редкие металлы и рассеянные элементы. Собственно кадмиевые руды неизвестны и кадмий извлекается в основном попутно с цинком. Кадмий содержится в цинковых рудах в виде сульфида CdS или карбоната CdCO3, находящихся в изоморфной смеси с ZnS или ZnCO3. Содержание кадмия в цинковой обманке колеблется от сотых долей до целых процентов
Вмещающие цинковые минералы горные породы состоят обычно из кварца SiO2, известняка CaCO3, доломита CaCO3*MgCO3, глинозема Al2O3, барита BaSO4 и др. В колчеданных месторождениях цинковых руд основную массу породы образуют сульфиды железа.
Цинковые руды делятся на сульфидные и окисленные В первых цинк представлен соединениями с серой (сфалерит, марматит), во вторых - карбонатом и силикатами Окисленные руды - вторичного происхождения. Они образовались в результате выветривания сульфидных месторождений Большинство сульфидных месторождений имеет сверху зону окисленных руд. Запасы окисленных руд очень ограничены Поэтому в переработку поступают в основном сульфидные цинковые руды.
Понятие «цинковые руды» - довольно условное. В той или иной степени цинковые руды за редким исключением содержат соединения свинца, меди, кадмия и других металлов, являясь поэтому полиметаллическим комплексным сырьем.
Полиметаллические сульфидные цинковые руды можно в свою очередь разделить на свинцово-цинковые, медно-цинковые и свинцово-медно цинковые.
К типу свинцово цинковых относятся месторождения Северного Кавказа, а также Салаирское и Сихотэ-Алинское.
Медно цинковые руды наиболее ярко представлены месторождениями Урала. Большинство руд Алтая являются свинцово-медно-цинковыми. К числу окисленных цинковых руд можно отнести руды Ачисайского Южно-Казахстанского месторождения.
Из-за низкого содержания металлов сульфидные руды предварительно обогащают с целью выделения концентратов. Окисленные руды, в отличие от сульфидных, труднее поддаются обогащению и, как правило, перерабатываются методом вельцевания во вращающихся печах.
В зависимости от генезиса сульфидных руд и степени взаимной вкрапленности минералов при обогащении получают различные по составу цинковые и другие концентраты. В табл. 2 приведен химический состав цинковых концентратов, получаемых в России из сульфидных руд.
На зарубежных обогатительных фабриках обычно получают концентраты с более высоким содержанием цинка - 63,8% (Пейнд-Орейл США); 60,3% (Порто-Маргера, Италия); 62,0% (Штейн, Германия). Большинство фабрик США выдают цинковые концентраты с содержанием 57-58% цинка. Получение богатых концентратов за рубежом объясняется как благоприятными свойствами руд, так и применением совершенных схем обогащения. Основное внимание за рубежом уделяется максимальному удалению из руды минералов пустой породы. В случае труднообогатимых руд высокое качество цинковых концентратов достигается ценой снижения извлечения цинка.
Резкого улучшения качества концентратов следует ожидать при использовании гибких технологических схем флотационного обогащения, освоении широкой гаммы флотореагентов, выделении в ряде случаев промпродуктов, внедрении операций обезмеживания, обессвинцевания и обезжелезнения концентратов. Положительную роль в этом деле должна сыграть автоматизация контроля и управления процессами.
К дополнительным источникам сырья для получения цинка можно отнести различные полупродукты свинцового и медного производств. Крупнейшим сырьевым резервом являются шлаки свинцовой и медной плавки, в которых содержание цинка нередко достигает 12-15%. При переработке шлаков методом фьюмингования свинец, цинк и кадмий возгоняются и улавливаются в фильтрах в виде окислов. Химический состав возгонов, приведенный в табл. 3, зависит от исходного состава шлаков.
Шлаковозгоны по содержанию цинка приближаются к цинковым концентратам.
В процессе обжига и агломерации свинцовых и медных концентратов. при плавке агломерата в шахтных печах, продувке штейнов в конвертерах и при переработке лома цветных металлов получаются пыли различного состава (табл. 4), которые могут рассматриваться как сырье для получения цинка, свинца и других металлов.
15.07.2019
15.07.2019
С развитием технического прогресса миру было явлено множество различной техники и оборудования. И одними из необходимых машин в современном строительстве, производстве и...
15.07.2019
В традиционном и привычном видении, мягкая мебель представляет собой два кресла и диван. Тем не менее, в настоящий момент мягкая мебель приобрела более расширенный...
15.07.2019
Девять лет назад были внесены определённые изменения в лицензирование определённых сфер в области обеспечения безопасности. С этого момента строительные и другие фирмы...
15.07.2019
На сегодняшний день тепловые карты, с помощью которых происходит отслеживание того, как пользователи ведут себя на веб-сайте либо же на лендинге, считаются одним из...
15.07.2019
В первые дни текущего месяца сразу несколько компаний из Китайской Народной Республики практически в одно время заключили договора на длительный период времени с...
14.07.2019
Вилочные погрузчики являются разновидностью складского транспорта, который применяется для погрузочно-разгрузочных работ, транспортировки и штабелирования поддонов,...
13.07.2019
Строительная арматура является тем каркасом, который обеспечивает прочность строений, возводимых с использованием бетонного раствора, а также кирпичной кладки. Как бы...
13.07.2019
Утилизация аккумуляторов автомобилей нужна для того, чтобы уменьшить объёмы токсичных веществ среди твёрдых бытовых отходов. Батареи аккумуляторов содержат тяжёлые...
Без «защиты» их съедает коррозия. Спасает именно цинк . Бело -голубой металл наносят на основу тонкой пленкой.
На слуху прилагательное «оцинкованный
». Его часто подставляют к словам: — ведра, покрытия для крыш, проволока. В таблице химических элементов цинк находится перед .
Это значит, что он более активен, то есть первым вступает в реакции с воздухом.
Коррозия, как известно, вызывается именно соприкосновением влаги из атмосферы с металлом.
Металл цинк первый берет на себя удар, спасая металл, расположенный под ним. Поэтому, ведра именно оцинковывают, а не , покрывают или .
Эти элементы в расположены после железа. Они дождутся, пока этот металл разрушится и, уже потом начнут распадаться сами.
Атомный номер цинка – 30. Это цифра 2-ой группы 4-го периода таблицы химических веществ. Обозначение металла – Zn.
Он составная часть горных руд, минералов, переносится водой и, даже содержится в живых тканях.
Так, к примеру, металл активно накапливают некоторые разновидности фиалок. Но, выделить чистый цинк
удалось лишь в 18-ом столетии.
Сделал это немец Андреас Сигизмунд Маргграф. Он прокалил смесь оксида цинка с .
Опыт удался, потому что проводился без доступа воздуха, то есть кислорода. Резервуаром для реакции стал огнеупорный сосуд из .
Полученные металлические пары химик поместил в холодильник. Под воздействием низких температур частицы цинка осели на его стенки.
Месторождения и добыча цинка
Теперь же каждый год в мире добывают около 10-ти миллионов тонн голубоватого металла в чистом виде. Его содержание в земной коре 6-9%.
Проценты эти распределили между собой 50 стран. В лидерах Перу, США, Канада, Узбекистан, , но больше всего месторождений цинка в Австралии и .
На каждую из этих стран приходится примерно 3 десятка миллионов тонн металла с порядковым номером 30.
Однако, в будущем на первое место в рейтинге может встать океан. Основные запасы цинка сосредоточенны в его водах, на его дне.
Разрабатывать, правда, морское месторождение еще не научились. Технологии есть, но они слишком дорогостоящие.
Поэтому практически 3 миллиона тонн цинка так и лежат на дне Красного моря, не говоря уже о запасах Карибского бассейна и Срединно-Атлантического хребта.
Применение цинка
Цинк нужен . Металл добавляют в на основе . Минимальные дозы цинка делают их тягучими, легко поддающимися , послушными в руках мастера.
30-ый элемент также осветляет изделие, поэтому часто используется для создания, так называемого, .
Однако, с цинком главное не переборщить. Даже 3 десятых содержания металла в сделает непрочным, хрупким.
Снижает металл и температуру плавления сплава. Соединения меди с цинком, открытые, еще в древнем Египте, применяют в производстве . Сплав дешевый, легко поддается обработке, привлекательно выглядит.
Из-за невысокой температуры плавления цинк стал «героем» микросхем и всевозможных .
Он, как и олово, легко и прочно соединяет мелкие детали между собой. При низких температурах металл хрупок, но уже при 100-150 градусах становится тягучим, податливым.
Этим физическим свойством цинка и пользуются промышленники и мастера кустарного производства.
Интересно, что при еще большем накале, к примеру, до 500-та градусов, элемент снова превращается в ломкий и ненадежный.
Низкая планка плавления финансово выгодна промышленникам. Топлива надо меньше, переплачивать за дорогостоящее оборудование нет необходимости.
Экономят и на обработке полученных «отливок» из цинка. Их поверхность зачастую даже не требует дополнительной полировки.
Металл активно используют в автомобильной отрасли. Сплавы на основе цинка идут на ручки дверей, кронштейны, декор салона, замки, оформление зеркал, корпуса стеклоочистителей.
В автомобильном сплаве цинка высок процент . Последний, делает соединение более износостойким и прочным.
Окись цинка добавляют в автомобильные покрышки. Без нее резина получается низкого качества.
Ведущую роль в экономике многих стран играют чугун и . Их производство немыслимо без цинка. В латуни его от 30-ти до 50-ти процентов (в зависимости от разновидности сплава).
Латунь идет не только на дверные ручки. Из нее изготавливают и посуду, для , смесителей и высокотехнического оборудования для заводов разных профилей.
Широко используют и цинковые листы . Они – основа печатных форм в полиграфии.
Листы идут на изготовление источников тока, труб, покрытий для крыш и желобов для сточных вод.
Цинк – составная часть многих красителей. Так, окись цинка используют как белую краску. Кстати, именно такое покрытие используют в космонавтике.
Для ракет, спутников необходимы красители отражающие свет, а это лучше всего делают составы на основе цинка.
Он незаменим и в деле борьбы с радиацией. Под ее лучами сульфид металла вспыхивает, выдавая присутствие опасных частиц.
Позарились на элемент цинк и фармацевты. Цинк – антисептик . Его добавляют в мази для новорожденных, заживляющие составы.
Более того, некоторые медики уверены, что цинк, вернее, его недостаток, вызывает шизофрению.
Поэтому, заклинают врачи, обязательно надо употреблять продукты, содержащие металл.
Больше всего цинка в морепродуктах. Не зря же залежи металла хранятся в океанских глубинах.
ЦИНКОВЫЕ РУДЫ , минералы и горные породы, содержащие цинк в количествах, достаточных для рентабельной переработки их. В таблице приведены главнейшие минералы, содержащие цинк. Более 99% цинка, находящегося в земной коре, встречается в виде сфалерита, или цинковой обманки, являющейся главной рудой на цинк. По способу образования цинковая обманка - типичный жильный минерал, выпадающий из горячих растворов в связи с последними стадиями застывания гранитной или гранодиоритовой интрузии. Этим путем образуются наиболее распространенные цинковые руды. В виду тесной геохимической близости цинка и свинца образование цинковой обманки идет обычно вместе с выделением свинцового блеска; поэтому огромное большинство цинковых руд является свинцово-цинковыми рудами; нередко они входят в состав полиметаллических руд. Изучение большого числа таких месторождений позволяет подметить их важное в промышленном отношении зональное строение, причем зона максимального обогащения цинком занимает промежуточное положение между более глубокой зоной меди (колчеданной) и более близкой к поверхности зоной свинца.
Близость цинковой обманки к свинцовому блеску такова, что сплошь и рядом оба минерала являются в тесном взаимном прорастании. Кроме свинцового блеска частыми спутниками цинковой обманки в жилах являются аргентит, халькопирит, пирит, арсенопирит, реже пирротин. Минералами жильного тела чаще всего являются кварц, реже барит, кальцит или еще реже флюорит. Более редкими (и вместе с тем более чистыми) являются выделения цинковой обманки в контакте изверженной породы с карбонатными породами (главным образом известняками). На земной поверхности цинковая обманка является минералом неустойчивым и переходит в цинковый купорос (госларит), дающий в свою очередь начало целому ряду углекислых, сульфатных и силикатных цинковых минералов (смитсонит, виллемит, каламин, гидроцинкит и др.). Эти минералы, скапливающиеся иногда в значительных количествах в сопровождении железных окислов в верхних частях рудных жил («железных шляпах»), образуют промышленно важные залежи вторичных (галмейных) цинковых руд. Со стороны формы и структуры цинковые руды представляют большое разнообразие. Среди первичных руд встречаются: сплошные массы в виде жил, линз, штоков, пластов; часто встречаются брекчиевидные, ленточные, полосатые структуры; главные жилы сопровождаются сетью мелких прожилков или вкрапленностью, проникающей боковые породы. Важнейшие мировые месторождения цинковых руд: США (Джойлин, Бьюти, Ледвилль, Кер д’Ален). В Европе обширные бельгийско-германская и польско-германская группы месторождений (силезские, анненские), месторождения Райбля (Югославия), Амберга (Швеция) и др.
Запасы и главные месторождения цинковых руд в СССР . Общие суммарные запасы металлического цинка по Союзу определяются в 6585645 тонн (все цифры запасов всех месторождений даются суммарно для всех категорий в переводе на металлический цинк согласно данным IV Всесоюзной геологической конференции по цветным металлам).
Месторождения Европейской части СССР : Красноуфимский, Калатинский и Карабашский районы (Урал). Месторождения приурочены к полосе рассланцованных эффузивных пород, перемежающихся с нормальными осадочными породами. К этой полосе с востока примыкают интрузии гранитов, с которыми по-видимому и связано оруденение этой полосы. Руды относятся к типу «колчеданистых». Запасы цинка в металле равняются 1319400 тонн.
Северокавказский край : Садонское месторождение (Ардонский район). Рудные тела в виде кварцевых и кварцево-кальцитовых жил и прожилков в гранодиоритовом массиве. Запасы цинка 285687,5 тонн.
Азиатская часть СССР : месторождения - Риддерское, Белоусовское, Зыряновское, Сокольное (Алтай). Все они приурочены к толще девонских осадочных пород и генетически связаны с гранитами. Запасы цинка равняются 882770 тонн.
Салаир - месторождение представляет собой несколько пластовых штоков кварцевого барита, в которых сконцентрирован сфалерит вместе с пиритом, галенитом и др. Запасы цинка 379390,9 тонн.
Казахстан - район Каратау. Залежи сплошных и главным образом вкрапленных руд, связанных с известняками. Общие запасы цинка 726250 тонн.
Нерчинский район - месторождения очень различного генезиса, приуроченные преимущественно к палеозойским породам - известнякам и глинистым сланцам. Осадочные породы прорываются гранитами. По типу месторождений здесь можно встретить все переходы от контактово-метаморфических до жильных (верхней зоны). Запасы цинка равняются 858000 тонн.
Дальневосточный край : месторождение Тетюхе на восточном склоне хребта Сихотэ-Алинь. Месторождение приурочено к толще осадочных пород (сланцы, песчаники и известняки), которую местами покрывают кварцевые порфиры. Непосредственно на известняке залегает слой смитсонита с примесью сфалерита, содержание которого повышается с глубиной. Общие запасы цинка 288126 тонн. Месторождение приобретает большое союзное значение.
Обработка цинковых руд . Для отделения цинковой обманки от пустой породы и других сернистых руд применяют различные способы обогащения. Трудность последнего состоит в том, что удельный вес сфалерита близок к удельному весу пирита, что очень затрудняет их разделение; примесь же пирита чрезвычайно вредна: быстро портятся тигли из огнеупорной глины, в которых обжигается руда. Применяется магнитное обогащение. В последнее время для обогащения цинковых руд стал применяться метод флотации: порода, истолченная в мелкий порошок (от 0,1 до 0,01 мм), разбалтывается с водой, в которую прибавлено незначительное количество какого-нибудь нерастворимого в воде маслоподобного вещества. Получившуюся смесь (пульпу) энергично взмучивают винтовыми мешалками, засасывающими в пульпу большое количество воздуха. При этом пустая порода, более легко смешивающаяся с водой, остается внутри жидкости и в дальнейшем падает на дно, в то время как частицы руды, лучше смачиваемые маслом, уносятся в верхний слой и с пеной переходят в отстойный сосуд (шпицкастен). Пропущенная затем через фильтрат для отделения масла руда обжигается; цинковая обманка превращается в окись цинка, из которой восстановлением в печах получают металлический цинк.
Содержание статьи
ЦИНКОВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. В древние времена было замечено, что свойства меди зависят от места, где добывалась руда. В конце концов изменения свойств были связаны с примесями, которые изменяли свойства металла. Фактически получалась не медь, а сплав с медью. Считается, что таким способом арсенид меди был впервые изготовлен в Египте, медно-никелевый сплав и коппертин (бронза) – в Германии, а медно-цинковый сплав (латунь) – в Индии. Лишь латунь, производившаяся задолго до цинка, выплавлялась из цинковых полиметаллических руд; это не вызывает удивления, поскольку цинк не существует в природе в виде чистого металла, а цинковые руды нельзя расплавить методами, пригодными для меди или свинца. Цинк плавится при сравнительно низкой температуре (419° С), однако руда восстанавливается до металла при значительно более высокой температуре, при которой цинк испаряется и должен быть далее сконденсирован. О таких процессах первобытные металлурги не имели представления.
Цинковые руды.
Хотя металлический цинк впервые был получен из каламина, являющегося по существу карбонатом цинка ZnCO 3 , этот металл теперь почти всегда получают из сульфидных руд, содержащих некоторое количество свинца и часто серебро. Наиболее важные из этих руд – цинковая обманка (сфалерит) и марматит. Цинковые руды добываются в США, Канаде, Мексике, Австралии, Южной Америке, на юге центральной Африки, в России, Казахстане, Японии и других странах. Хотя руды обычно перерабатываются в металл в тех странах, где добываются, некоторые страны, особенно Бельгия, ввозят большие количества концентратов для внутреннего производства. США и Япония, будучи главными производителями цинковой руды, одновременно являются и ее крупными импортерами. Руды обогащаются либо селективным флотационным, либо мокрым гравитационным методами. Первый из отмеченных методов более важен, так как позволяет отделить цинк от свинца, а также от пустой породы.
Выплавка и очистка.
Выплавка и очистка выполняются двумя главными способами – термическим и электролитическим. В любом случае первой стадией процесса является обжиг измельченной и обогащенной сульфидной руды в печах с кипящим слоем, в результате которого образуется оксид цинка и выделяется сернистый газ
2ZnS + 3O 2 ® 2ZnO + 2SO 2
С помощью электролитического и термического методов получают примерно половину всего производимого цинка.
Термический метод.
По термическому методу концентрат оксида цинка, остающийся после обжига руды, часто смешивают с порошкообразным углем в цилиндрических ретортах, изготовленных из огнеупорной глины, которые вводят в печь в горизонтальном положении. Для восстановления цинка углем из оксида требуется температура от 1200 до 1300° С, а поскольку температура кипения металлического цинка составляет 907° С, он испаряется сразу же после восстановления ZnO + C ® Zn + CO. Этот метод, усовершенствованный позднее, применяли с первых лет коммерческого производства цинка; он известен под названием «процесс в горизонтальных ретортах». Альтернативный термический процесс был разработан так, чтобы обеспечить непрерывную подачу материала сверху в вертикальную реторту, изготовленную из карборунда; продукт реакции отводится со дна реторты. Этот процесс, названный процессом в вертикальной реторте, был разработан фирмой «Нью-Джерси цинк компани» в конце 1920-х годов. Посредством фракционной дистилляции цинка, произведенного таким способом, получают металл чистотой 99,99%. Процесс в вертикальной реторте высокоэффективен и обеспечивает большую производительность, чем процесс в горизонтальной реторте. В некоторых печах сернистый газ улавливается для производства побочного продукта – серной кислоты; из печей другого типа, расположенных главным образом в малонаселенных безлесных областях, он выбрасывается в атмосферу.
Электролитический метод.
Электролитический метод выплавки и очистки цинка запущен в производство в штате Монтана и Канаде в период Первой мировой войны. В этом процессе обожженный цинковый концентрат обрабатывают серной кислотой, чтобы перевести окись цинка в сульфатный раствор. Присутствующие в концентрате примеси тоже растворяются и должны быть удалены из раствора до его электролиза. Цинк, получаемый электролитическим методом, имеет высокую степень чистоты.
Литой цинк.
Конечным продуктом выплавки и очистки является литой цинк. Цинк отливается в пластины массой около 25 кг. Содержание цинка в этих пластинах может варьировать от примерно 98% до почти 100%. Производство литого цинка классифицируется как первичное или вторичное в зависимости от того, что служит его источником – руда или лом. На рынок поступает литой цинк следующих сортов: особо высококачественный (выше 99,99% Zn), высококачественный, сортовой, промежуточный, латунный специальный и прайм-вестерн (98,4%). Сорта указывают количество присутствующих примесей; вид применения цинка определяет выбор его сорта.
Ломовый и вторичный цинк.
Выплавка и очистка цинка могут также включать стадию переплавки цинкового лома. Переплавка производится как в рудных печах, так и в печах, специально предназначенных для обработки лома. Существуют два вида лома – новый и старый. Основная часть лома представляет собой «новый лом», состоящий из побочных продуктов технологических операций цинкования, получения слитков латуни и изготовления гипосульфита натрия. Другой вид, «старый лом», состоит главным образом из гравировальных пластин, старых кокильных отливок и других отслуживших изделий, содержащих значительные количества цинковых сплавов.